CN112380617A - 一种e-cvt控制曲线设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种E‑CVT控制曲线设计方法。所述方法包括：计算初始工况下的驱动力；选取初始速比，计算电机转速n和电机扭矩T；查找n、T对应的CVT效率η₁、电机效率η₂；计算综合效率η＝η₁×η₂，求η的最大值对应的速比i_g‑max；改变车速，得到一组数据(V,i_g‑max)，将所述数据绘成V‑i_g‑max曲线；在曲线V‑i_g‑max中加入油门开度b，对应每个V绘制一条i_g‑max‑b曲线，得到E‑CVT控制曲线。本发明是在综合考虑CVT本身效率和电机效率的情况下求最优速比得到理想的E‑CVT控制曲线，可提高整车驱动系统的效率。所述E‑CVT控制曲线可为后期标定提供参考数据。

Description

一种E-CVT控制曲线设计方法

技术领域

本发明属于电控无级变速技术领域，具体涉及一种E-CVT控制曲线设计方法。

背景技术

随着电动汽车技术的飞速发展，对能耗里程的要求日益严格，对电动汽车的整车经济性能要求越来越高。目前，针对电机的工作特性，开发适配的E-CVT(Electric-Continuously Variable Transmission，电控无级变速器)可最大限度地优化动力系统效率，减少整车的能耗损失，从而达到相同配置下提升里程、降低能耗的目的，显得越来越重要。与传统的无级变速箱不同，E-CVT是一种行星齿轮组动力分流装置，使用E-CVT可提高整车的驾驶舒适度，优化整车性能。现行业内运用仿真技术，可在E-CVT产品开发前对E-CVT的换挡系统进行仿真分析，在项目前期规避产品可能存在的设计问题，简单评估系统存在的风险。

现有的E-CVT特性分析，只是考虑了电机效率一种因素的影响，没有考虑CVT本身的效率变化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种E-CVT控制曲线设计方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种E-CVT控制曲线设计方法，包括以下步骤：

步骤1，计算初始工况下的驱动力F；

步骤2，选取初始速比i_g，计算电机转速n和电机扭矩T；

步骤3，分别从E-CVT效率map和电机系统效率map中查找n、T对应的CVT效率η₁、电机效率η₂；

步骤4，计算综合效率η＝η₁×η₂；使i_g增加一个步长后，重复执行步骤2～4，直到i_g达到最大速比；求η的最大值对应的速比i_g-max；

步骤5，使车速V增加一个步长后，重复执行步骤1～5，直到V达到最大车速，得到一组数据(V,i_g-max)，将所述数据绘成V-i_g-max曲线；

步骤6，在曲线V-i_g-max中加入油门开度b，对应每个V绘制一条i_g-max-b曲线，得到E-CVT控制曲线。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种E-CVT控制曲线设计方法，通过在不同车速下，计算电机效率和CVT本身效率的积达到最大值时的最优速比，再根据驱动map加入油门开度数据，最后得到理想的E-CVT控制曲线。由于本发明是在综合考虑CVT本身效率和电机效率的情况下求最优速比得到理想的E-CVT控制曲线，可提高整车驱动系统的效率。所述E-CVT控制曲线可为后期标定提供参考数据。

附图说明

图1为本发明实施例得到的E-CVT控制曲线，图中共11条最优速比-油门开度曲线，每条曲线对应一个车速，自上而下11条曲线对应的车速分别为10、20、...、110千米/小时。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种E-CVT控制曲线设计方法，包括以下步骤：

S101、计算初始工况下的驱动力F；

S102、选取初始速比i_g，计算电机转速n和电机扭矩T；

S103、分别从E-CVT效率map和电机系统效率map中查找n、T对应的CVT效率η₁、电机效率η₂；

S104、计算综合效率η＝η₁×η₂；使i_g增加一个步长后，重复执行S102～S104，直到i_g达到最大速比；求η的最大值对应的速比i_g-max；

S105、使车速V增加一个步长后，重复执行S101～S105，直到V达到最大车速，得到一组数据(V,i_g-max)，将所述数据绘成V-i_g-max曲线；

S106、在曲线V-i_g-max中加入油门开度b，对应每个V绘制一条i_g-max-b曲线，得到E-CVT控制曲线。

本实施例给出了一种绘制E-CVT控制曲线的技术方案。E-CVT控制曲线是反映车速、速比和油门开度三个量之间关系的曲线。速比是汽车驱动桥中主减速器的齿轮传动比，等于传动轴的旋转角速度与车桥半轴的旋转角速度的比。本实施例求解的是不同车速时油门开度随最优速比的变化曲线，一条曲线对应一个车速，用多条曲线表示这三个量的变化规律。

在本实施例中，步骤S101主要用于计算驱动力即牵引力F。计算F的目的是用于后面扭矩的计算。驱动力可通过受力分析根据力学原理进行计算，其大小与汽车的运动状态(如速度、加速度大小和运动方向)、整车质量、摩擦系数等有关，一般还要考虑风阻力。

在本实施例中，步骤S102主要用于计算电机转速n和电机扭矩T。电机转速n与车速和速比i_g成正比；扭矩T与驱动力F和轮胎滚动半径成正比，与速比i_g成反比。

在本实施例中，步骤S103主要用于确定电机转速n、扭矩T对应的CVT效率η₁、电机效率η₂。E-CVT效率map是速比、转速、扭矩对应的效率，根据速比、转速、扭矩，可从E-CVT效率map查到效率η₁。E-CVT效率map由供应商提供，或通过台架测试得到。可从电机系统效率map中查找n、T对应的电机效率η₂。电机系统效率map通过对电机系统进行台架测试或仿真获得，即通过试验或仿真得到不同转速、不同扭矩下电机系统的效率(输出功率与输入功率的比值)，汇总所有数据点得到效率map。

在本实施例中，步骤S104主要用于计算同时考虑CVT效率和电机效率的综合效率，并计算使综合效率最大的速比即最优速比i_g-max。本实施例用η₁、η₂的积η表示综合效率，通过按步长改变速比i_g重复执行S102～S104得到使η最大的速比，得到最优速比i_g-max。由于本实施例是在考虑CVT本身效率的情况下求最优速比，可得到理想的E-CVT控制曲线，提高整车驱动系统的效率。

在本实施例中，步骤S105主要用于绘制V-i_g-max曲线。使车速V按步长增加，重复执行S101～S105，得到每个车速V对应的最优速比i_g-max，从而得到V和i_g-max对应的一组数据，将这些数据绘成曲线得到V-i_g-max曲线。

在本实施例中，步骤S106主要用于将V-i_g-max曲线扩展为E-CVT控制曲线。在本实施例中，油门开度按照扭矩与最大扭矩的比确定。最大扭矩与车速有关，车速越大，最大扭矩越小，最大扭矩与车速的关系可由试验测得。对于每个车速V，使其每加速一个步长，由V-i_g-max曲线得到一个最优速比i_g-max，由S103得到一个扭矩T，每个扭矩T对应一个油门开度b，从而得到与每个车速V对应的一组(i_g-max,b)数据，绘成曲线得到对应多个V的多条i_g-max-b曲线，即E-CVT控制曲线。如图1所示，图中一共有11条曲线分别对应11个车速10、20、...、110千米/小时。

作为一种可选实施例，根据(1)式计算驱动力F：

F＝Mg*f*cosα+C*A*V²/21.15+Mg*sinα (1)

式中，M为整车质量，单位为千克；g为重力加速度；f为轮胎滚动摩擦系数；α为汽车前进方向与水平面的夹角，单位为度；C为风阻系数；A为迎风面积，单位为平方米；V为车速，单位为千米/小时。

本实施例给出了计算驱动力F的一种技术方案。如公式(1)所示，F由三部分组成，分别是流动摩擦力、风阻力和重力分力。风阻力与迎风面积成正比，与车速的平方成正比。

作为一种可选实施例，根据(2)、(3)式计算电机转速n和电机扭矩T：

式中，i₀为主减速器速比；r为轮胎滚动半径，单位为米；η_T为传动系统效率，n的单位为转/分；T的单位为牛米。

本实施例给出了根据车速、驱动力和速比等计算电机转速n和电机扭矩T的一种技术方案。如公式(2)、(3)所示。公式(2)中的0.377是单位换算系数，等于0.12π。

作为一种可选实施例，所述S105还包括对V-i_g-max曲线进行平滑处理。

在本实施例中，为了消除一些干扰对V-i_g-max曲线的影响，对V-i_g-max曲线进行平滑处理，消除其中的干扰窄脉冲，以提高E-CVT曲线的精度。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种E-CVT控制曲线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，计算初始工况下的驱动力F；

步骤2，选取初始速比i_g，计算电机转速n和电机扭矩T；

步骤3，分别从E-CVT效率map和电机系统效率map中查找n、T对应的CVT效率η₁、电机效率η₂；

步骤4，计算综合效率η＝η₁×η₂；使i_g增加一个步长后，重复执行步骤2～4，直到i_g达到最大速比；求η的最大值对应的速比i_g-max；

步骤5，使车速V增加一个步长后，重复执行步骤1～5，直到V达到最大车速，得到一组数据(V,i_g-max)，将所述数据绘成V-i_g-max曲线；

步骤6，在曲线V-i_g-max中加入油门开度b，对应每个V绘制一条i_g-max-b曲线，得到E-CVT控制曲线。

2.根据权利要求1所述的E-CVT控制曲线设计方法，其特征在于，根据(1)式计算驱动力F：

F＝Mg*f*cosα+C*A*V²/21.15+Mg*sinα (1)

式中，M为整车质量，单位为千克；g为重力加速度；f为轮胎滚动摩擦系数；α为汽车前进方向与水平面的夹角，单位为度；C为风阻系数；A为迎风面积，单位为平方米；V为车速，单位为千米/小时。

3.根据权利要求2所述的E-CVT控制曲线设计方法，其特征在于，根据(2)、(3)式计算电机转速n和电机扭矩T：

式中，i₀为主减速器速比；r为轮胎滚动半径，单位为米；η_T为传动系统效率；n的单位为转/分；T的单位为牛米。

4.根据权利要求1所述的E-CVT控制曲线设计方法，其特征在于，所述步骤5还包括对V-i_g-max曲线进行平滑处理。

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